JPH02141525A - レーザビームによる表面焼入れ方法 - Google Patents
レーザビームによる表面焼入れ方法Info
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- JPH02141525A JPH02141525A JP63293559A JP29355988A JPH02141525A JP H02141525 A JPH02141525 A JP H02141525A JP 63293559 A JP63293559 A JP 63293559A JP 29355988 A JP29355988 A JP 29355988A JP H02141525 A JPH02141525 A JP H02141525A
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明はレーザビームによる表面焼入れ方法に係り、
特に蒸気によってエロージョンを受１ノる蒸気タービン
翼部品等に施されるシー１フ’ビーｌ＼による表面焼入
れ方法に関する。
特に蒸気によってエロージョンを受１ノる蒸気タービン
翼部品等に施されるシー１フ’ビーｌ＼による表面焼入
れ方法に関する。
（従来の技術）
一般に、蒸気タービン低圧段のタービン翼およびタービ
ン翼部品は、高速回転で運転されるため、湿り蒸気雰囲
気で使用された場合、蒸気中の水滴によりタービン翼等
が浸食（エロージョン）を受けることが知られている。
ン翼部品は、高速回転で運転されるため、湿り蒸気雰囲
気で使用された場合、蒸気中の水滴によりタービン翼等
が浸食（エロージョン）を受けることが知られている。
つまり、第３図に示すように、蒸気タービン翼１および
タービン翼部品としてのカバーセグメント２では、蒸気
中の水滴が矢印へ方向に流れているので、この水滴の当
る部位に１０−ジョンが生ずる。そこで、従来、このよ
うな問題を解決するため、この水滴の当る部位に焼入れ
による表面硬化層３を形成している。
タービン翼部品としてのカバーセグメント２では、蒸気
中の水滴が矢印へ方向に流れているので、この水滴の当
る部位に１０−ジョンが生ずる。そこで、従来、このよ
うな問題を解決するため、この水滴の当る部位に焼入れ
による表面硬化層３を形成している。
なお、矢印Ｂはタービン翼１の回転方向を示す。
上記焼入れ処理は、第４図に示すように、１２Ｃｒマル
テンサイト系ステンレス鋼から成るカバーセグメント２
を、火炎トープ４からの火炎で材料の溶融温度直下（約
１１００℃）まで加熱し、その後、加熱部が所定温度ま
で上昇した段階で火炎トーチ４を移動させることにより
なされる。つまり、火炎トーチ４の移動によりその加熱
部が冷却過程に入るので、この自己冷却特性を利用する
と火炎１・−チ４の移動によって急激な冷却となり、加
熱部を溶融させることなく焼入れＪることができる。こ
うして、カバーセグメント２に表面硬化層３を形成する
。この表面硬化層３は、カバーセグメント２が１２Ｃｒ
マルデンサイト系ステンレス鋼の場合には、第３図に示
すようにビッカース硬さＨｖ約４５０以上の硬さとなる
ため、耐摩耗性や画工０−ジョン性に対しても好適ぐあ
る。
テンサイト系ステンレス鋼から成るカバーセグメント２
を、火炎トープ４からの火炎で材料の溶融温度直下（約
１１００℃）まで加熱し、その後、加熱部が所定温度ま
で上昇した段階で火炎トーチ４を移動させることにより
なされる。つまり、火炎トーチ４の移動によりその加熱
部が冷却過程に入るので、この自己冷却特性を利用する
と火炎１・−チ４の移動によって急激な冷却となり、加
熱部を溶融させることなく焼入れＪることができる。こ
うして、カバーセグメント２に表面硬化層３を形成する
。この表面硬化層３は、カバーセグメント２が１２Ｃｒ
マルデンサイト系ステンレス鋼の場合には、第３図に示
すようにビッカース硬さＨｖ約４５０以上の硬さとなる
ため、耐摩耗性や画工０−ジョン性に対しても好適ぐあ
る。
しかし、上述のような火炎トーチ４を用いた表面焼入れ
方法では、加熱および冷却過程が作業省の火炎トーチ４
の操作によっているため、焼入れ温度が高過ぎて焼入れ
層に割れが生じたり、あるいは焼入れ温度が低過ぎて焼
入れ層に必要な硬さが得られない等、均質な焼入れ層が
得られないＪ３それがある。そこで、近年、入熱エネル
１！を容易に制御できるレーザビームによって焼入れ処
理を行なう方法が実施されている。
方法では、加熱および冷却過程が作業省の火炎トーチ４
の操作によっているため、焼入れ温度が高過ぎて焼入れ
層に割れが生じたり、あるいは焼入れ温度が低過ぎて焼
入れ層に必要な硬さが得られない等、均質な焼入れ層が
得られないＪ３それがある。そこで、近年、入熱エネル
１！を容易に制御できるレーザビームによって焼入れ処
理を行なう方法が実施されている。
このレーザビームによる表面焼入れ方法は、カバーセグ
メントの焼入れずべき表面にレーリ゛ビムを照射して材
質の溶融温度直下まで加熱し、熱拡散による自己冷却特
性によって表面硬化層を得るものである。
メントの焼入れずべき表面にレーリ゛ビムを照射して材
質の溶融温度直下まで加熱し、熱拡散による自己冷却特
性によって表面硬化層を得るものである。
表
」−２表はタービン翼部品の月利に火炎焼入れ処理とレ
ーザ焼入れ処理を実行した場合について、２４時間の工
［コーション試験を行なったときの浸食減量およびビッ
カース硬さを比較した結果を示づものである３、この表
からも、レーＩＪ”ビーム焼入れ方法が浸食減量の点で
、火・炎焼入れ方法より優れていることがわかる。
ーザ焼入れ処理を実行した場合について、２４時間の工
［コーション試験を行なったときの浸食減量およびビッ
カース硬さを比較した結果を示づものである３、この表
からも、レーＩＪ”ビーム焼入れ方法が浸食減量の点で
、火・炎焼入れ方法より優れていることがわかる。
（発明が解決しようとづる課題）
ところが、上述のレーザビーム焼入れ方法においては、
カバーセグメントの焼入れリベき表面が曲面を有するた
め、レーザビームを−・定の出力で照射しても、その凸
曲面においてレーザビームオが散乱してしまい、焼入れ
すべき表面に対りるビームエネルギが不均一となって均
質な焼入れ深さを確保できないおそれがある。
カバーセグメントの焼入れリベき表面が曲面を有するた
め、レーザビームを−・定の出力で照射しても、その凸
曲面においてレーザビームオが散乱してしまい、焼入れ
すべき表面に対りるビームエネルギが不均一となって均
質な焼入れ深さを確保できないおそれがある。
また、カバーセグメントの材質が１２ Ｃｒ′ンルテン
サイト系ステンレス鋼である場合には、レーザビームの
吸収率が小さい３．ソこＣ１この場合には、通常、グラ
ファイトや黒色ペイント等のレーザビーム吸収剤を焼入
れリベぎ表面に塗布する等してレーザビームの吸収の程
度を良好にし、その後、レーザビームによる焼入れを実
施している。
サイト系ステンレス鋼である場合には、レーザビームの
吸収率が小さい３．ソこＣ１この場合には、通常、グラ
ファイトや黒色ペイント等のレーザビーム吸収剤を焼入
れリベぎ表面に塗布する等してレーザビームの吸収の程
度を良好にし、その後、レーザビームによる焼入れを実
施している。
しかし、このような方法では、レーザ“ビーム吸収剤の
塗布にムラがあると、シー１１ビームの吸収の程度に差
が生じて、局部的に加熱されたり表面溶融してしまうお
それがある。したがって、この場合にも、均質で安定し
た表面硬化層を得るのが困難となる。
塗布にムラがあると、シー１１ビームの吸収の程度に差
が生じて、局部的に加熱されたり表面溶融してしまうお
それがある。したがって、この場合にも、均質で安定し
た表面硬化層を得るのが困難となる。
この発明は、上記事情を考慮してなされたちのであり、
レーザど−ム吸収率の小さい材質においても、また焼入
れすべき表面が複雑な曲面形状であっても、均質で安定
した焼入れ硬化層を得ることができるレーザビームによ
る表面焼入れ方法を提供覆ることを目的とする。
レーザど−ム吸収率の小さい材質においても、また焼入
れすべき表面が複雑な曲面形状であっても、均質で安定
した焼入れ硬化層を得ることができるレーザビームによ
る表面焼入れ方法を提供覆ることを目的とする。
〔発明の構成）
（８題を解決するための手段）
この発明は、部材の焼入れすべぎ表面にブラスト処理を
施して所定表面粗さの凹凸下地を形成し、その後、この
凹凸下地の表面に所定の照射条件でレーザビームを照射
して焼入れ硬化層を形成することを特徴とするものであ
る。
施して所定表面粗さの凹凸下地を形成し、その後、この
凹凸下地の表面に所定の照射条件でレーザビームを照射
して焼入れ硬化層を形成することを特徴とするものであ
る。
（作用）
部材の焼入れすべき表面にブラスト処理を施して凹凸下
地を形成するので、この凹凸下地にレーザビームが照射
されると、レーザビームは凹凸下地の表面で細かく乱反
射して、部材に好適に吸収される。したがって、部材が
レーザビーム吸収率の小さな材質であっても、また部材
の焼入れすべき表面に曲面が存在していても、レーザビ
ームが安定的に部材に吸収され、均質で安定した焼入れ
硬化層を得ることができる。
地を形成するので、この凹凸下地にレーザビームが照射
されると、レーザビームは凹凸下地の表面で細かく乱反
射して、部材に好適に吸収される。したがって、部材が
レーザビーム吸収率の小さな材質であっても、また部材
の焼入れすべき表面に曲面が存在していても、レーザビ
ームが安定的に部材に吸収され、均質で安定した焼入れ
硬化層を得ることができる。
（実施例）
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は、この発明に係るレーザビーｌ＼にＪ、る表面
焼入れ方法の一実施例を示す斜視図、第２図はこの一実
施例によって形成された表面硬化層の硬さ分布を示す第
１図の■−■線に沿う断面図である。この一実施例にお
いて前記従来例と１１１様な部分は同一の符号を付すこ
とにより説明を省略り−る。
焼入れ方法の一実施例を示す斜視図、第２図はこの一実
施例によって形成された表面硬化層の硬さ分布を示す第
１図の■−■線に沿う断面図である。この一実施例にお
いて前記従来例と１１１様な部分は同一の符号を付すこ
とにより説明を省略り−る。
カバーセグメント２の焼入れ覆べき表面にシ三１ットブ
ラスト処理を施して、所定表面粗ざの凹凸下地５を形成
する。この粗さは、レーザビームの照射角度等の後述の
レーザビーム照射条件によって決定されるものであり、
例えば約７０μ而〜・約１５０μｍの表面粗さである。
ラスト処理を施して、所定表面粗ざの凹凸下地５を形成
する。この粗さは、レーザビームの照射角度等の後述の
レーザビーム照射条件によって決定されるものであり、
例えば約７０μ而〜・約１５０μｍの表面粗さである。
次に、上記凹凸下地５の表面にレーザビーム６を照射す
る。レーザご一ムロの照射条件は、所定の焼入れ幅およ
び焼入れ深さを得るに必要かつ十分な条件である。例え
ば、レーザ出力８ｋＷ、加工速度（レーザビームヘッド
６Ａの移動速度）８００ｍｔｎ／川ｉｎルン用の焦点距
１Ｉｌｌ［２５０ｒｔｍ 、レンズの焦点位置からレン
ズ側に＋１５０ｍｍの位置に加工面を設置、アシストガ
スとしての窒素ガスの噴射流量１５０ｊ！／ｍｉｎ、レ
ーリ“ビームの照射角度４５°等である１゜ また、レーザビーム６の照射に際しては、まず凹凸下地
５の切欠き前端部７にレーク“ビームを照射し、この照
射部を溶融点直下まで加熱した後、レーザビーム６を発
するレーザご−ムヘッド６Ａを第１図の矢印Ｃ方向へ移
動さＵ１熱拡散により自己冷却させて表面硬化層８を形
成する。
る。レーザご一ムロの照射条件は、所定の焼入れ幅およ
び焼入れ深さを得るに必要かつ十分な条件である。例え
ば、レーザ出力８ｋＷ、加工速度（レーザビームヘッド
６Ａの移動速度）８００ｍｔｎ／川ｉｎルン用の焦点距
１Ｉｌｌ［２５０ｒｔｍ 、レンズの焦点位置からレン
ズ側に＋１５０ｍｍの位置に加工面を設置、アシストガ
スとしての窒素ガスの噴射流量１５０ｊ！／ｍｉｎ、レ
ーリ“ビームの照射角度４５°等である１゜ また、レーザビーム６の照射に際しては、まず凹凸下地
５の切欠き前端部７にレーク“ビームを照射し、この照
射部を溶融点直下まで加熱した後、レーザビーム６を発
するレーザご−ムヘッド６Ａを第１図の矢印Ｃ方向へ移
動さＵ１熱拡散により自己冷却させて表面硬化層８を形
成する。
この実施例にＪ：れば、カバーセグメント２の焼入れす
べき表面にショツ１−ブラスト処理を施して、凹凸ト地
５を形成するので、この凹凸下地５にレーザビーム６を
照射すると、レーザビーム６は凹凸下地５の表面の凹凸
によって細かく乱反射し、カバーセグメント２内へ良好
に吸収される。したかって、レーザビーム吸収率の小さ
い例えば１２Ｃｒマルデンサイト系ステンレス鋼であっ
−Ｃ−６ル−ザビーム吸収剤を塗布する必要なく、良好
にレーザビーム６が吸収される。また、焼入れＪべき表
面が曲面を有していても、レーザビーム６がその曲面上
に形成された細かな凹凸によって乱反射するで、レーザ
ビーム６が散乱されず良好に吸収される。これらの結果
、レーク“ビーム吸収率の小さな材質であっても、また
焼入れすべき表面に曲面が存在していても、均質で安定
した表面硬化層８を得ることができる。
べき表面にショツ１−ブラスト処理を施して、凹凸ト地
５を形成するので、この凹凸下地５にレーザビーム６を
照射すると、レーザビーム６は凹凸下地５の表面の凹凸
によって細かく乱反射し、カバーセグメント２内へ良好
に吸収される。したかって、レーザビーム吸収率の小さ
い例えば１２Ｃｒマルデンサイト系ステンレス鋼であっ
−Ｃ−６ル−ザビーム吸収剤を塗布する必要なく、良好
にレーザビーム６が吸収される。また、焼入れＪべき表
面が曲面を有していても、レーザビーム６がその曲面上
に形成された細かな凹凸によって乱反射するで、レーザ
ビーム６が散乱されず良好に吸収される。これらの結果
、レーク“ビーム吸収率の小さな材質であっても、また
焼入れすべき表面に曲面が存在していても、均質で安定
した表面硬化層８を得ることができる。
第５図は、１２Ｃｒマルテン勺イト系スーｊンレス鋼か
ら成るカバーセグメント２の表面にシ」ットブラストに
よって約７０μ■〜約１５０１１ｍの表面粗度の凹凸下
地５を形成し、レーザ出力８ｋＷ、加工速度（レーザビ
ームヘッド６Ａの移動速Ｋ ） ８００ｍｍ／ｍｉｎ
、レンズの焦点距離２５０ ｍｍ ｚレンズの焦点位置
からレンズ側に＋１５０ｍｍの位置に加工面を設置、ア
シストガスとし・ての窒素ガスの噴射流量１５Ｃ）！／
ｍｉｎおよびレーザビームの照射角度４５°の各照射条
件でレーザビームを照射したときの、カバーセグメント
２の切欠き前端部７にお【づる断面方向の焼入れ硬度分
布を示す。
ら成るカバーセグメント２の表面にシ」ットブラストに
よって約７０μ■〜約１５０１１ｍの表面粗度の凹凸下
地５を形成し、レーザ出力８ｋＷ、加工速度（レーザビ
ームヘッド６Ａの移動速Ｋ ） ８００ｍｍ／ｍｉｎ
、レンズの焦点距離２５０ ｍｍ ｚレンズの焦点位置
からレンズ側に＋１５０ｍｍの位置に加工面を設置、ア
シストガスとし・ての窒素ガスの噴射流量１５Ｃ）！／
ｍｉｎおよびレーザビームの照射角度４５°の各照射条
件でレーザビームを照射したときの、カバーセグメント
２の切欠き前端部７にお【づる断面方向の焼入れ硬度分
布を示す。
この第５図によれば、カバーセグメント２の前端部７に
おいて、曲率の大きな箇所（領域９）であってもレーデ
ビーム６が効寧よく吸収され、良好な硬さの表面硬化層
９が形成されていることがわかる。
おいて、曲率の大きな箇所（領域９）であってもレーデ
ビーム６が効寧よく吸収され、良好な硬さの表面硬化層
９が形成されていることがわかる。
以上のように、この発明に係るレーザビームによる表面
焼入れ方法によれば、部材の焼入れすべき表面にブラス
ト処理を施して所定表面粗さの凹凸下地を形成し、その
後、この凹凸下地の表面に所定の照射部ｆ１でレーザビ
ームを照射して焼入れ硬化層を形成したことから、レー
ザビームの吸収が良好になされ、レーザビーム吸収率の
小さな材質においても、また焼入れすべき表面に複雑な
曲面形状が存在していても、均質で安定的な焼入れ硬化
層を得ることが（・きる。
焼入れ方法によれば、部材の焼入れすべき表面にブラス
ト処理を施して所定表面粗さの凹凸下地を形成し、その
後、この凹凸下地の表面に所定の照射部ｆ１でレーザビ
ームを照射して焼入れ硬化層を形成したことから、レー
ザビームの吸収が良好になされ、レーザビーム吸収率の
小さな材質においても、また焼入れすべき表面に複雑な
曲面形状が存在していても、均質で安定的な焼入れ硬化
層を得ることが（・きる。
第１図はこの発明に係るレーザビームによる表面焼入れ
方法の一実施例を示す斜視図、第２図はこの一実施例に
よって形成された表面硬化層の硬さ分布を示す図、第３
図はカバーセグメン１−がタービン翼に配設された状態
を示す斜視図、第４図は従来の火炎による表面焼入れ方
法を示す斜視図である。 １・・・タービン翼、２・・・カバーセグメント、５・
・・凹凸下地、６・・・レーザビーム、８・・・表面硬
化層。 代理人弁理士 則 近 憲 缶
方法の一実施例を示す斜視図、第２図はこの一実施例に
よって形成された表面硬化層の硬さ分布を示す図、第３
図はカバーセグメン１−がタービン翼に配設された状態
を示す斜視図、第４図は従来の火炎による表面焼入れ方
法を示す斜視図である。 １・・・タービン翼、２・・・カバーセグメント、５・
・・凹凸下地、６・・・レーザビーム、８・・・表面硬
化層。 代理人弁理士 則 近 憲 缶
Claims (1)
- 部材の焼入れすべき表面にブラスト処理を施して所定
表面粗さの凹凸下地を形成し、その後、この凹凸下地の
表面に所定の照射条件でレーザビームを照射して焼入れ
硬化層を形成することを特徴とするレーザビームによる
表面焼入れ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63293559A JPH02141525A (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | レーザビームによる表面焼入れ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63293559A JPH02141525A (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | レーザビームによる表面焼入れ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02141525A true JPH02141525A (ja) | 1990-05-30 |
Family
ID=17796315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63293559A Pending JPH02141525A (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | レーザビームによる表面焼入れ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02141525A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04210417A (ja) * | 1990-12-12 | 1992-07-31 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ焼入れ方法 |
| JPH04263020A (ja) * | 1991-02-19 | 1992-09-18 | Kozo Okita | 刃先強化方法 |
| JPH04344887A (ja) * | 1991-05-23 | 1992-12-01 | Matsushita Electric Works Ltd | レーザ加工方法 |
| JPH0543932A (ja) * | 1991-08-07 | 1993-02-23 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ焼入れ方法 |
-
1988
- 1988-11-22 JP JP63293559A patent/JPH02141525A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04210417A (ja) * | 1990-12-12 | 1992-07-31 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ焼入れ方法 |
| JPH04263020A (ja) * | 1991-02-19 | 1992-09-18 | Kozo Okita | 刃先強化方法 |
| JPH04344887A (ja) * | 1991-05-23 | 1992-12-01 | Matsushita Electric Works Ltd | レーザ加工方法 |
| JPH0543932A (ja) * | 1991-08-07 | 1993-02-23 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ焼入れ方法 |
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